JP4635617B2 - Cutting apparatus, control method therefor, and silicon single crystal cutting method - Google Patents
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Description
本発明は、シリコン単結晶等の対象物を切断する切断装置及びその制御方法、並びにシリコン単結晶の切断方法に関する。 The present invention relates to a cutting apparatus for cutting an object such as a silicon single crystal, a control method therefor, and a method for cutting a silicon single crystal.
CZ法(チョクラルスキー法)による単結晶引き上げによって製造されたシリコン単結晶等(対象物)は、数十センチメートル〜数メートル程度の長さがあるため、取り扱いを容易にする等の理由で所定長さのブロック状に切断され、このブロック状のシリコン単結晶がその後の工程でウェハ状に切断される。対象物をブロック状に切断するために、例えば一対のプーリーの外周面に、表面にダイヤモンドの微粉末が電着された無端帯状のブレードを巻回した切断装置が用いられている。この切断装置は、モータで上記のプーリーを回転駆動してブレードを回転させ、この回転するブレードを対象物に押し当てることによって対象物を切断する。従来の切断装置の詳細については、例えば以下の特許文献1を参照されたい。
ところで、上述した従来の切断装置において対象物を切断する場合に、対象物の結晶配列に起因して容易に切断される特定の方向が存在する。ブレードが新品の場合には、この方向に拘わらずほぼ直線的に対象物を切断することができるため、対象物の切断面はほぼ平面になる。しかしながら、対象物の切断を繰り返すうちにブレードが摩耗してくると、対象物との間の抵抗が大きくなって、対象物の特定の方向に沿って切断が進む傾向が生じ、ブレードの振れが生じてくる。尚、ブレードの振れ方向は、対象物に当接する箇所におけるブレードの回転方向に交差する方向である。 By the way, when the object is cut by the above-described conventional cutting apparatus, there is a specific direction that is easily cut due to the crystal arrangement of the object. When the blade is new, the object can be cut almost linearly regardless of this direction, so that the cut surface of the object is substantially flat. However, if the blade wears out while repeating the cutting of the object, the resistance between the object and the object increases, and the cutting tends to proceed along a specific direction of the object. Will arise. It should be noted that the blade swing direction is a direction that intersects the blade rotation direction at the location where the blade contacts the object.
ブレードの振れが大きくなり過ぎると、切断されたブロックの切断端面精度が悪化し、ブレードの破損等が生ずることもあるため、ブレードの振れが所定の管理値(例えば、100μm)を超えた場合には、その切断が終了した時点で切断装置を停止させる制御が行われる。停止した切断装置の運転を再開させるためには、オペレータによる振れを抑えるための調整作業(ブレード等の交換作業を含む)とともにオペレータによる運転再開の指示が必要になるが、深夜の無人運転時間帯に切断装置が停止した場合には、翌日オペレータが出勤してくるまで切断装置は停止したままになり、作業効率が極端に低下するという問題があった。また、調整作業としてブレード等の交換頻度が増加すると、その分だけコスト上昇につながってしまう。 If the blade runout becomes too large, the cut end surface accuracy of the cut block will deteriorate and the blade may be damaged. Therefore, when the blade runout exceeds a predetermined control value (for example, 100 μm) Is controlled to stop the cutting device when the cutting is completed. In order to resume the operation of the stopped cutting device, it is necessary to give instructions for restarting the operation along with adjustment work (including blade replacement work) to suppress the shake by the operator. When the cutting device stops, the cutting device remains stopped until the operator comes to work the next day, resulting in a problem that work efficiency is extremely reduced. Further, if the frequency of replacement of blades or the like is increased as an adjustment operation, the cost is increased accordingly.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、対象物の切断時におけるブレードの振れを抑えることにより、装置の停止時間を短縮させ、またオペレータによる調整作業の頻度を低下させることができる切断装置及びその制御方法、並びにシリコン単結晶の切断方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and cutting that can reduce the stop time of the apparatus and reduce the frequency of adjustment work by an operator by suppressing the vibration of the blade at the time of cutting the object. An object of the present invention is to provide an apparatus, a control method therefor, and a silicon single crystal cutting method.
上記課題を解決するために、本発明の切断装置は、互いに離間して配置された一対のプーリー(14a,14b)に巻回された無端帯状のブレード(15)を備え、回転する前記ブレードによって対象物(IN)を切断する切断装置(10)において、前記ブレードの振れを検出する検出装置(25)と、前記ブレードに対して、水およびエアーをそれぞれ個別に吹き付け部(24)と、前記検出装置の検出結果に基づいて、吹き付け部から前記ブレードに吹き付けられる前記所定の流体の制御を行う制御装置(26)とを備えることを特徴としている。
また、本発明の切断装置は、前記検出装置が、前記ブレードの前記対象物に当接する第1端部側に配置されており、記吹き付け部が、前記第1端部とは反対側の第2端部側に配置されていることを特徴としている。
また前記吹き付け部が前記水を吹き付ける位置は、前記ブレードの幅方向における中央部に設定され、かつ、前記吹き付け部が前記エアーを吹き付ける位置は、前記ブレードの上端側に設定されていることを特徴としている。
また、本発明の切断装置は、前記吹き付け部は、前記ブレードが前記対象物に当接する当接箇所と前記プーリーとの間に、前記ブレードを挟んで少なくとも一対設けられていることを特徴としている。
また、本発明の切断装置は、前記制御装置が、前記少なくとも一対設けられた前記吹き付け部のうち、前記検出装置で検出された前記ブレードの振れ方向と反対方向に配置された吹き付け部から前記ブレードに対して前記エアーを吹き付ける制御を行うことを特徴としている。
また、本発明の切断装置は、前記ブレードの前記第1端部側と前記第2端部側とのほぼ中間位置に配置され、前記ブレードに対して一定水圧の水を吹き付けて前記ブレードの刃先の向きを安定化させる水吹き付け部(23)を備えることを特徴としている。
また、本発明の切断装置は、前記検出装置が、前記ブレードに非接触で前記ブレードの振れを検出する非接触変位センサーであることを特徴としている。
上記課題を解決するために、本発明の切断装置の制御方法は、互いに離間して配置された一対のプーリー(14a,14b)に巻回された無端帯状のブレード(15)を備え、回転する前記ブレードによって対象物(IN)を切断する切断装置(10)の制御方法において、前記ブレードの振れを検出する検出ステップ(S12)と、水を常時吹き付け、かつ前記振れ検出ステップの検出結果に基づいて、前記ブレードに吹き付けられるエアーの流体の制御を行う制御ステップ(S13〜S24)とを有することを特徴としている。
また、本発明の切断装置の制御方法は、前記制御ステップが、前記検出ステップで検出された前記ブレードの振れ方向と反対方向から前記ブレードに対して前記所定の流体を吹き付ける制御を行うことを特徴としている。
上記課題を解決するために、本発明のシリコン単結晶の切断方法は、無端帯状のブレード(15)によりシリコン単結晶(IN)を切断するシリコン単結晶の切断方法において、水を常時吹き付け、かつ、前記ブレードの振れの検出結果に応じて前記ブレードに吹き付けるエアーの制御を行いつつ前記シリコン単結晶を切断することを特徴としている。
In order to solve the above problems, a cutting device according to the present invention includes an endless belt-like blade (15) wound around a pair of pulleys (14a, 14b) that are spaced apart from each other, and is rotated by the rotating blade. In the cutting device (10) for cutting the object (IN), the detection device (25) for detecting the vibration of the blade, the water and air are individually blown to the blade (24), And a control device (26) for controlling the predetermined fluid sprayed from the spraying portion to the blade based on the detection result of the detection device.
Further, in the cutting device of the present invention, the detection device is disposed on the first end side of the blade contacting the object, and the spraying portion is a first side opposite to the first end portion. It is characterized by being arranged on the two end side.
Further, the position where the spraying part blows the water is set at the center in the width direction of the blade, and the position where the spraying part blows the air is set at the upper end side of the blade. It is said.
In the cutting device according to the present invention, at least one pair of the blowing parts is provided between the pulley and the contact portion where the blade contacts the object, with the blade interposed therebetween. .
In the cutting device according to the present invention, the control device may be configured such that, among the at least one pair of the spraying portions, the blade is disposed from a spraying portion disposed in a direction opposite to a swinging direction of the blade detected by the detection device. The air is controlled to be blown.
Further, the cutting device according to the present invention is disposed at a substantially intermediate position between the first end side and the second end side of the blade, and sprays water at a constant water pressure onto the blade to cut the blade edge of the blade. The water spraying part (23) which stabilizes the direction of is provided.
In the cutting device according to the present invention, the detection device is a non-contact displacement sensor that detects a shake of the blade without contact with the blade.
In order to solve the above-mentioned problem, the cutting device control method of the present invention comprises an endless belt-like blade (15) wound around a pair of pulleys (14a, 14b) arranged apart from each other, and rotates. In the control method of the cutting device (10) for cutting the object (IN) by the blade, based on the detection step (S12) for detecting the shake of the blade , and the result of detection of the shake detection step in which water is constantly blown. And a control step (S13 to S24) for controlling the fluid of air blown onto the blade.
Further, in the control method for a cutting device according to the present invention, the control step performs control to spray the predetermined fluid onto the blade from a direction opposite to the vibration direction of the blade detected in the detection step. It is said.
In order to solve the above-mentioned problem, a silicon single crystal cutting method of the present invention is a silicon single crystal cutting method in which a silicon single crystal (IN) is cut by an endless blade (15), and water is constantly sprayed. The silicon single crystal is cut while controlling the air blown to the blade in accordance with the detection result of the vibration of the blade.
本発明は、対象物の切断時におけるブレードの振れを抑えることにより、装置の停止時間を短縮させ、またオペレータによる調整作業の頻度を低下させることを目的としてなされたものであり、この目的達成のために、本発明は、互いに離間して配置された一対のプーリーに巻回された無端帯状のブレードを備え、回転する前記ブレードによって対象物を切断する切断装置において、前記ブレードの振れを検出する検出装置と、前記ブレードに対して所定の流体を吹き付ける吹き付け部と、前記検出装置の検出結果に基づいて、吹き付け部から前記ブレードに吹き付けられる前記所定の流体の制御を行う制御装置とを備えている。
この発明によると、ブレードの振れが検出装置で検出され、この検出結果に基づいて吹き付け部からブレードに吹き付けられる所定の流体の制御が行われる。これにより、ブレードの振れに応じてブレードに吹き付けられる流体の吹き付け量が変化するため、ブレードの振れを抑えることができる。ブレードの振れが抑えられると管理値を超えることが少なくなり、切断装置が停止する機会が減少して装置の停止時間を短縮させることができる。また、ブレードの振れが小さくなると、ブレードの摩耗が減少してブレード等の交換等の調整作業の頻度も減少し、その結果としてコストの上昇を抑えることができる。
ここで、切断時においては、ブレードの刃先は対象物と噛み合っているため、その噛み合い部分に流体を吹き付けても振れを解消することは難しい。このため、本発明は、前記検出装置が、前記ブレードの前記対象物に当接する第1端部側に配置されており、前記吹き付け部は、前記第1端部とは反対側の第2端部側に配置されていることを特徴としている。
この発明によると、ブレードの対象物に当接する第1端部側に配置された検出装置によりブレードの振れが検出され、第1端部とは反対側の第2端部側に配置された吹き付け部によってブレードの第2端部側に所定の流体が吹き付けられる。対象物に当接する第1端部側に検出装置を配置することによりブレードの刃先の振れを正確に検出することができ、ブレードの第2端部側に所定の流体を吹き付ける吹き付け部を配置することにより、対象物に噛み合っているブレードの刃先側(第1端部側)に流体を吹き付ける場合に比べてブレードの振れを容易に抑えることができる。
ブレードの振れは、対象物をより多く切断する方向及び対象物をより少なく切断する方向の何れにも生ずる。このため、本発明は、前記吹き付け部が、前記ブレードが前記対象物に当接する当接箇所と前記プーリーとの間に、前記ブレードを挟んで少なくとも一対設けられていることを特徴としている。これにより、ブレードが何れの方向に振れた場合であっても、その振れを抑制することができる。
ここで、本発明は、前記制御装置が、前記少なくとも一対設けられた前記吹き付け部のうち、前記検出装置で検出された前記ブレードの振れ方向と反対方向に配置された吹き付け部から前記ブレードに対して前記所定の流体を吹き付ける制御を行う。
この発明によると、ブレードの振れ方向と反対方向に配置された吹き付け部から所定の流体が吹き付けられる。つまり、所定の流体はブレードの第2端部側においてブレードの振れ方向と同じ方向に吹き付けられる。これにより、ブレードの第2端部側には振れ方向に向かう力が作用してブレードは傾ぎ、ブレードの刃先は振れを小さくする方向に向いてその方向に切断が進む。この結果としてブレードを本来の位置に配置することができ、ブレードの振れを小さくすることができる。
また、本発明は、前記ブレードの前記第1端部側と前記第2端部側とのほぼ中間位置に配置され、前記ブレードに対して一定水圧の水を吹き付けて前記ブレードの刃先の向きを安定化させる水吹き付け部を備えることが望ましい。ブレードに吹き付けられる水によってブレードが支えられるため、ブレードの刃先の向きを安定化させることができる。
ここで、前記検出装置は、前記ブレードに非接触で前記ブレードの振れを検出する非接触変位センサーであることが望ましい。
また、前記所定の流体は、エアー及び水の何れか一方であることが望ましい。
本発明の切断装置の制御方法は、互いに離間して配置された一対のプーリーに巻回された無端帯状のブレードを備え、回転する前記ブレードによって対象物を切断する切断装置の制御方法において、前記ブレードの振れを検出する検出ステップと、前記振れ検出ステップの検出結果に基づいて、前記ブレードに吹き付けられる前記所定の流体の制御を行う制御ステップとを有することを特徴としている。
この発明によると、ブレードの振れが検出され、この検出結果に基づいてブレードに吹き付けられる所定の流体の制御が行われる。これにより、ブレードの振れに応じてブレードに吹き付けられる流体の吹き付け量が変化するため、ブレードの振れを抑えることができる。ブレードの振れが抑えられると管理値を超えることが少なくなり、切断装置が停止する機会が減少して装置の停止時間を短縮させることができる。また、ブレードの振れが小さくなると、ブレードの摩耗が減少してブレード等の交換等の調整作業の頻度も減少し、その結果としてコストの上昇を抑えることができる。
ここで、前記制御ステップは、前記検出ステップで検出された前記ブレードの振れ方向と反対方向から前記ブレードに対して前記所定の流体を吹き付ける制御を行うことが望ましい。
本発明のシリコン単結晶の切断方法は、無端帯状のブレードによりシリコン単結晶を切断するシリコン単結晶の切断方法において、前記ブレードの振れの検出結果に応じて前記ブレードに吹き付ける所定の流体の制御を行いつつ前記シリコン単結晶を切断することを特徴としている。
この発明によると、ブレードの刃先の向きが十分に安定化した状態で対象物が切断される。
The present invention has been made for the purpose of shortening the stoppage time of the apparatus by reducing the vibration of the blade at the time of cutting the object and reducing the frequency of adjustment work by the operator. For this purpose, the present invention includes an endless belt-shaped blade wound around a pair of pulleys arranged apart from each other, and detects a vibration of the blade in a cutting device that cuts an object with the rotating blade. And a control unit that controls the predetermined fluid sprayed from the spraying unit to the blade based on a detection result of the detection device. Yes.
According to this invention, the vibration of the blade is detected by the detection device, and the predetermined fluid sprayed from the spraying portion to the blade is controlled based on the detection result. As a result, the amount of fluid sprayed onto the blade changes according to the vibration of the blade, so that the vibration of the blade can be suppressed. When the vibration of the blade is suppressed, the control value is less likely to be exceeded, and the opportunity for the cutting device to stop is reduced, thereby shortening the stop time of the device. In addition, when the blade swing is reduced, the blade wear is reduced and the frequency of adjustment work such as replacement of the blade is also reduced. As a result, an increase in cost can be suppressed.
Here, at the time of cutting, the cutting edge of the blade is engaged with the object, so that it is difficult to eliminate the vibration even if the fluid is sprayed on the meshed portion. For this reason, in the present invention, the detection device is disposed on a first end side of the blade that contacts the object, and the spraying portion is a second end opposite to the first end portion. It is characterized by being arranged on the part side.
According to the present invention, the vibration of the blade is detected by the detection device disposed on the first end side that contacts the object of the blade, and the spraying disposed on the second end side opposite to the first end portion. The predetermined fluid is sprayed to the second end portion side of the blade by the portion. By locating the detection device on the first end side in contact with the object, it is possible to accurately detect the vibration of the blade edge of the blade, and a spraying unit for spraying a predetermined fluid is disposed on the second end side of the blade. Accordingly, it is possible to easily suppress the vibration of the blade as compared with the case where the fluid is sprayed to the blade edge side (first end portion side) of the blade meshing with the object.
Blade runout occurs in either the direction of cutting more objects or the direction of cutting less objects. For this reason, the present invention is characterized in that at least one pair of the blowing portions is provided between the pulley and the contact portion where the blade contacts the object, with the blade interposed therebetween. Thereby, even if it is a case where a braid | blade shakes in which direction, the shake can be suppressed.
Here, according to the present invention, the control device is configured such that, among the at least one pair of the spray units, the spray unit disposed in a direction opposite to the blade swing direction detected by the detection device is applied to the blade. And controlling to spray the predetermined fluid.
According to this invention, a predetermined fluid is sprayed from the spraying part arrange | positioned in the direction opposite to the shake direction of a braid | blade. That is, the predetermined fluid is sprayed on the second end side of the blade in the same direction as the vibration direction of the blade. As a result, a force in the direction of vibration acts on the second end portion side of the blade, the blade tilts, and the cutting edge of the blade advances in the direction toward the direction of reducing the vibration. As a result, the blade can be disposed at the original position, and the vibration of the blade can be reduced.
Further, the present invention is arranged at a substantially intermediate position between the first end portion side and the second end portion side of the blade, and sprays water of a constant water pressure onto the blade so that the blade edge of the blade is oriented. It is desirable to provide a water spraying part for stabilization. Since the blade is supported by the water sprayed onto the blade, the direction of the blade edge can be stabilized.
Here, it is preferable that the detection device is a non-contact displacement sensor that detects a shake of the blade without contact with the blade.
The predetermined fluid is preferably one of air and water.
The cutting device control method of the present invention is a cutting device control method comprising an endless belt-shaped blade wound around a pair of pulleys arranged apart from each other, and cutting the object with the rotating blade. It is characterized by having a detection step for detecting the shake of the blade and a control step for controlling the predetermined fluid sprayed to the blade based on the detection result of the shake detection step.
According to the present invention, the vibration of the blade is detected, and the predetermined fluid sprayed onto the blade is controlled based on the detection result. As a result, the amount of fluid sprayed onto the blade changes according to the vibration of the blade, so that the vibration of the blade can be suppressed. When the vibration of the blade is suppressed, the control value is less likely to be exceeded, and the opportunity for the cutting device to stop is reduced, so that the stop time of the device can be shortened. In addition, when the blade swing is reduced, the blade wear is reduced and the frequency of adjustment work such as replacement of the blade is also reduced. As a result, an increase in cost can be suppressed.
Here, it is preferable that the control step performs a control of spraying the predetermined fluid to the blade from a direction opposite to the direction of the blade vibration detected in the detection step.
The silicon single crystal cutting method of the present invention is a silicon single crystal cutting method in which a silicon single crystal is cut by an endless belt-like blade, and a predetermined fluid sprayed on the blade is controlled according to a detection result of the vibration of the blade. The silicon single crystal is cut while performing.
According to the present invention, the object is cut in a state where the direction of the blade edge is sufficiently stabilized.
本発明によれば、対象物の切断時におけるブレードの振れを抑えることができるという効果がある。これにより、装置の停止時間を短縮させ、またオペレータによる調整作業の頻度を低下させることができるという効果がある。
また、本発明によれば、ブレードの刃先の向きが十分に安定化した状態で対象物が切断されるため、対象物の切断端面精度を向上させることができる。
According to the present invention, there is an effect that it is possible to suppress the vibration of the blade when the object is cut. Thereby, there is an effect that the stop time of the apparatus can be shortened and the frequency of the adjustment work by the operator can be reduced.
In addition, according to the present invention, since the object is cut in a state where the direction of the blade edge is sufficiently stabilized, the cutting end surface accuracy of the object can be improved.
以下、図面を参照して本発明の一実施形態による切断装置及びその制御方法並びにシリコン単結晶の切断方法について詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態による切断装置の概略構成を示す斜視図である。尚、以下の説明においては、必要であれば図中にXYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。図1に示すXYZ直交座標系は、XY平面が水平面に平行な面に設定され、Z軸が鉛直上方向に設定される。 Hereinafter, a cutting apparatus, a control method thereof, and a silicon single crystal cutting method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a cutting device according to an embodiment of the present invention. In the following description, if necessary, an XYZ orthogonal coordinate system is set in the drawing, and the positional relationship of each member will be described with reference to this XYZ orthogonal coordinate system. In the XYZ orthogonal coordinate system shown in FIG. 1, the XY plane is set to a plane parallel to the horizontal plane, and the Z axis is set to the vertically upward direction.
図1に示す通り、本実施形態の切断装置10は、対象物としての略円柱形状のシリコン単結晶からなるインゴットINを、その軸線をY軸に平行で水平にした状態で載置する台座11と、台座11の上方側(+Z方向)で上下に昇降可能に構成された昇降台12とを含んで構成されている。昇降台12は、台座11上のインゴットINの軸線を挟んで両側(±X方向)に位置するように互いに離間させて配置されるとともに、インゴットINの軸線に交差する上下方向(Z方向)の軸の周りに回転可能に構成された一対の主軸部13a,13bを備えている。
As shown in FIG. 1, the cutting
主軸部13aの下端には、主軸部13aと同軸にされ、且つ主軸部13aと一体的に回転可能に構成されたプーリー14aが設けられている。また、主軸部13bの下端には、主軸部13bと同軸にされ、且つ主軸部13bと一体的に回転可能に構成されたプーリー14bが設けられている。尚、図示は省略しているが、これらプーリー14a,14bの外周面には、全周にわたってゴム等からなる滑り止め部材が設けられており、この滑り止め部材の外周面にはプーリー14a,14bの周方向に延びる複数の溝が形成されている。
A
これら一対のプーリー14a,14bの外周面には、下縁に切刃が形成された無端帯状のブレード15が巻回されており、プーリー14a,14bの回転に伴って回転可能とされている。このブレード15は、無端帯状の台金の表面にダイヤモンドの微粉末が電着された構成である。ここで、一対のプーリー14a,14bは、それぞれ他方のプーリー14b,14aを向く側で外周面が露出した状態にされている。
An endless belt-
また、昇降台12は、駆動軸部を略垂直にした状態の駆動モータ16を備える。この駆動モータ16の駆動軸部と上述した主軸部13aとには、無端のVベルト17が巻回されており、これによって駆動軸部の回転がVベルト17を介して主軸部13aに伝達され、この主軸部13aに取り付けられているプーリー14aが回転駆動される。尚、図1に示す構成では、駆動モータ16によって回転駆動される主軸部13aが駆動側になっており、他方の主軸部13bが従動側となっている。これら駆動モータ16、Vベルト17、主軸部13aは、プーリー14aを回転駆動する駆動機構を構成している。尚、プーリー14aの回転駆動によって、ブレード15は図1中符号dを付した矢印の向きに回転するものとする。
The
また、昇降台12は、一対のプーリー14a,14bの間に位置する範囲の両端でブレード15を案内してこの範囲内でのブレード15のぶれを抑える一対の制圧ユニット18a,18bを備えている。切断装置10は、一対の制圧ユニット18a,18bの間に位置する範囲でインゴットINの切断を行う。更に、昇降台12は、制圧ユニット18a,18b間でブレード15に切削水を供給する切削水供給機構19a,19bを備えている。また、昇降台12は、台座11上のインゴットINに対向する位置に、この台座11上のインゴットINと平行にして、インゴットINの切断時におけるインゴットINとの干渉を避けるための断面U字形状の溝20が形成されている。
Further, the
尚、切断装置10には、プーリー14a,14bの外周面を洗浄するプーリー洗浄機構を設けることが望ましい。このプーリー洗浄機構としては、例えばプーリー14a,14bの露出している外周面に洗浄液を吹き付けるスプレー機構を用いることができる。このスプレー機構は、例えば不図示の洗浄液供給源(図示省略)と、一端が洗浄液供給源に接続されるとともに他端側がプーリー14a,14bの露出している外周面に対向させた状態にして昇降台12に取り付けられた洗浄液供給管(図示省略)と、洗浄液供給管のプーリー14側の端部に先端をプーリー14a,14bに向けた状態で設けられた洗浄液噴射ノズル(図示省略)とから構成されている。
The cutting
図2は、切断装置10の要部構成を示す図である。尚、図2においては、切断装置10のプーリー14a,14b、ブレード15、及び制圧ユニット18a,18b等を平面的に図示しており、図1に示した部材に対応する部材には同一の符号を付してある。また、図2においては、切断装置10の制御系をブロック図として図示している。図2に示す通り、制圧ユニット18aはブレード15がインゴットINに当接する当接箇所とプーリー14aとの間に配置されており、制圧ユニット18bは上記の当接箇所とプーリー14bとの間に配置されている。また、制圧ユニット18aはブレード15を挟む一対の制圧プレート21a,22aを備えており、制圧ユニット18bはブレード15を挟む一対の制圧プレート21b,22bを備えている。これらの制圧プレート21a,21b,22a,22bは、例えばカーボンにより形成されており、幅が100mm程度であり、高さが75mm程度であり、厚みが15mm程度である。尚、制圧プレート21a,21b,22a,22bとブレード15との間の間隔は数十μm程度である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a main configuration of the cutting
制圧プレート21a,21b,22a,22bの各々には、ブレード15に対して高圧水流を吹き付けるための水吐出口23、及びブレード15に対して所定の流体としてのエアーを吹き付けるためのエアー吐出口24がそれぞれ形成されている。エアー吐出口24は、水吐出口23よりもインゴットINに近接する位置に形成されている。ここで、水吐出口23の各々から高圧水流をブレード15に吹き付けるのは、ブレード15の下縁に形成された切刃15a(図3参照)の向きを安定化させるためである。また、エアー吐出口24の各々からエアーをブレード15に吹き付けるのは、インゴットINの切断時におけるブレード15の振れを抑えるためである。
In each of the
尚、詳細は後述するが、インゴットINの切断中において、高圧水流は制圧プレート21a,21b,22a,22bの各々に形成された水吐出口23の全てからブレード15に常時吹き付けられており、エアーはブレード15の振れが生じた場合のみブレード15の振れに応じて制圧プレート21a,21b,22a,22bに形成されたエアー吐出口24の1つ又は複数からブレード15に吹き付けられる。
Although details will be described later, during the cutting of the ingot IN, the high-pressure water flow is constantly blown to the
また、制圧プレート22bには、ブレード15の振れ(ブレード15の回転方向に交差するY方向の振れ)を検出する変位センサ25が取り付けられている。この変位センサー25としては、非接触でブレード15の振れを検出する非接触変位センサーを用いることが望ましい。図3は、制圧プレート22bにおける水吐出口23、エアー吐出口24、及び変位センサ25の位置関係を示す図である。尚、水吐出口23の数は1以上であればよく、図3においては3つの水吐出口23が形成されている構成を例に挙げて図示している。
In addition, a
図3に示す通り、水吐出口23は、ブレード15の幅方向(Z方向)における中央部に配置される位置に形成されている。尚、ブレード15の幅は、60mm程度である。エアー吐出口24は、水吐出口23よりもインゴットINに近接する位置であって、ブレード15の上端(第2端部)側に配置される位置に形成されている。また、変位センサ25は、エアー吐出口24の下方(−Z方向)であって、ブレード15の切刃15aが形成されている端部(第1端部)側に配置される位置に形成されている。
As shown in FIG. 3, the
以上の構成により、水吐出口23からの水はブレード15の幅方向における中央部に吹き付けられ、エアー吐出部24からのエアーはブレード15の上端に吹き付けられることになる。ここで、変位センサ25を切刃15aが形成されている端部側に配置するのは、実際にインゴットINを切断する切刃15aの変位量をより正確に検出するためである。また、エアー吐出口24をブレード15の上端側に配置するのは、インゴットINの切断時には切刃15aがインゴットINと噛み合っているため、切刃15a形成された端部側にエアーを吹き付けてもブレード15の振れが抑えられないためである。
With the above configuration, water from the
図3に示す水吐出口23からの高圧水流がブレード15の幅方向における中央部に吹き付けられているため、エアー吐出口24からエアーを吹き付けることにより、ブレード15の幅方向における中央部を支点、エアーの吹き付け位置を力点とすることができる。これにより、テコの原理により切刃15aが形成されている端部側を作用点とすることができ、この結果としてブレード15の振れが抑えられることになる。
Since the high-pressure water flow from the
制圧プレート21bは、変位センサ25が取り付けられていない以外は図3に示す制圧プレート22bと同様の構成である。制圧プレート21b,22bは、各々に形成される水吐出口23同士、及び各々に形成されるエアー吐出口24同士がブレード15を挟んで対向するよう配置される。制圧プレート21a,22bは、YZ平面に関して制圧プレート21bと対称な構成である。制圧プレート21a,22aも、各々に形成される水吐出口23同士、及び各々に形成されるエアー吐出口24同士がブレード15を挟んで対向するよう配置される。
The pressure suppression plate 21b has the same configuration as the
図2に戻り、切断装置10の制御系は、制御装置26、高圧水流供給装置27、及びエアー供給装置28を含んで構成される。制御装置26は、変位センサ25の検出結果に基づいて、制圧プレート21a,21b,22a,22bに形成されたエアー吐出口24の各々からブレード15に吹き付けるエアーの圧力、量、及びタイミングを制御する制御信号をエアー供給装置28に出力する。また、制圧プレート21a,21b,22a,22bに形成された水吐出口23からブレード15に吹き付ける高圧水流の圧力、量を制御する制御信号を高圧水流供給装置27に出力する。
Returning to FIG. 2, the control system of the cutting
エアー供給装置28は、制御装置26からの制御信号に基づいて、制圧プレート21a,21b,22a,22bに形成されたエアー吐出口24にそれぞれ接続されたエアー流路29a〜29dの各々にエアーを供給する。また、高圧水流供給装置27は、制御装置26からの制御信号で示される圧力、量の高圧水流を、制圧プレート21a,21b,22a,22bに形成された水吐出口23にそれぞれ接続された流路30a〜30dの各々に供給する。
Based on the control signal from the
次に、インゴットINの切断時の動作について説明する。図4は、本発明の一実施形態による切断装置の制御方法を示すフローチャートである。オペレータにより切断開始指示がなされると、図4に示す処理が開始される。処理が開始されると、プーリー14a,14bが駆動されてブレード15が回転するとともに、制圧プレート21a,21b,22a,22bに形成された水吐出口23からブレード15に高圧水流が吹き付けられる。しかしながら、処理開始後には初期無制御時間が設けられており、処理開始後の一定時間の間は変位センサ25の検出結果に拘わらずエアー吹き付けの制御が行われない(ステップS1)。
Next, the operation at the time of cutting the ingot IN will be described. FIG. 4 is a flowchart showing a control method of the cutting device according to an embodiment of the present invention. When a cutting start instruction is given by the operator, the processing shown in FIG. 4 is started. When the processing is started, the
初期無制御時間が経過すると、変位センサ25の検出結果が制御装置26に取り込まれる。ここで、ブレード15の振れ幅には4種類の閾値が設けられている。+Y方向の振れに対する2種類の閾値TP1,TP2と、−Y方向の振れに対するTN1,TN2である。これらの閾値の大小関係は、TN2<TN1<TP1<TP2なる関係がある。変位センサ25の検出結果が取り込まれると、その検出結果と各閾値とが比較される(ステップS13〜ステップS17)。ここで、仮にステップS13の比較式が成立したとすると、制御装置26はエアー供給装置28に制御信号を出力して制圧プレート22a,22bに設けられたエアー吐出口24からのエアーの吐出を行わせる(ステップS18)。
When the initial non-control time has elapsed, the detection result of the
また、仮にステップS14の比較式が成立したとすると、制御装置26はエアーを吐出させる時間を規定するエアー吐出タイマーを所定の時間(例えば、数十秒)に設定し(ステップS19)、エアー供給装置28に制御信号を出力してエアー吐出タイマーで設定された時間の間だけ制圧プレート22a,22bに設けられたエアー吐出口24からエアーの吐出を行わせる(ステップS23)。また、仮にステップS15の比較式が成立したとすると、制圧プレート21a,21b,22a,22bに形成されたエアー吐出口24の何れかからのエアー吐出が行われている場合には、その吐出を停止させる(ステップS20)。
If the comparison expression in step S14 is established, the
また、仮にステップS16の比較式が成立したとすると、制御装置26はエアーを吐出させる時間を規定するエアー吐出タイマーを所定の時間(例えば、数十秒)に設定し(ステップS21)、エアー供給装置28に制御信号を出力してエアー吐出タイマーで設定された時間の間だけ制圧プレート21a,21bに設けられたエアー吐出口24からエアーの吐出を行わせる(ステップS24)。また、仮にステップS17の比較式が成立したとすると、制御装置26はエアー供給装置28に制御信号を出力して制圧プレート21a,21bに設けられたエアー吐出口24からのエアーの吐出を行わせる(ステップS22)。
If the comparison formula in step S16 is established, the
以上説明したステップS18,S23,S20,S24,S22の何れかの処理が囚虜すると、オペレータによる停止指示の有無が制御装置26で判断され(ステップS25)、この判断結果が「NO」の場合には、予め設定された所定時間(例えば、15秒)経過したか否かが制御装置26で判断され(ステップS26)、この判断結果が「NO」である場合には、ステップS26の判断が繰り返される。一方、ステップS26の判断結果が「YES」になると、処理はステップS12に戻り、変位センサ12の検出結果が制御装置26に取り込まれ、上述したステップS13〜ステップS24の処理が繰り返される。以上説明した処理は、オペレータからの停止指示がなされて、ステップS25の判断結果が「YES」になると終了する。
If any of the processes in steps S18, S23, S20, S24, and S22 described above is taken, the
このように、本実施形態においては、ブレード15が−Y方向に振れた場合には制圧ブレード22a,22bに設けられたエアー吐出口24からエアーを吐出し、逆にブレード15が+Y方向に振れた場合には、制圧ブレード21a,21bに設けられたエアー吐出口24からエアーを吐出している。以上の制御を行いつつ、ブレード15の切刃15aをインゴットINに押し当てることにより、インゴットINの切断が行われる。以上の制御でブレード15の振れが小さくなるため切断端面精度の悪化を防止することができ、また、ブレード15等の長寿命化を図ることができる。
As described above, in the present embodiment, when the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の内容に限られず、本発明の範囲内で自由に変更可能である。例えば、上記実施形態ではシリコン単結晶を切断する場合を例に挙げて説明したが、他の単結晶(例えば、サファイア、ガリウム砒素(GaAs)、窒化ガリウム(GaN)、そのたの単結晶)を切断する場合にも本発明を適用することができる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not restricted to said content, It can change freely within the scope of the present invention. For example, in the above embodiment, the case of cutting a silicon single crystal has been described as an example. However, other single crystals (for example, sapphire, gallium arsenide (GaAs), gallium nitride (GaN), and other single crystals) are used. The present invention can also be applied to cutting.
尚、上記実施形態では、ブレードに吹き付ける所定の流体としてエアーを用いる場合を例に挙げて説明したが、エアーに変えて水を吹き付けるようにしても良い。また、図4に示すフローでは変位センサ25の検出結果に応じてエアーを吹き付ける時間を制御していたが、変位センサ25の検出結果に応じてエアーを吹き付ける量、又は吹き付け圧を制御するようにしてもよい。
In the above embodiment, the case where air is used as the predetermined fluid to be sprayed on the blade has been described as an example, but water may be sprayed instead of air. In the flow shown in FIG. 4, the time for blowing air is controlled according to the detection result of the
10 切断装置
14a,14b プーリー
15 ブレード
23 水吐出口(水吹き付け部)
24 エアー吐出口(吹き付け部)
25 変位センサ(検出装置)
26 制御装置
IN インゴット(対象物)
10
24 Air outlet (Blowing part)
25 Displacement sensor (detection device)
26 Control device IN Ingot (object)
Claims (10)
前記ブレードの振れを検出する検出装置と、
前記ブレードに対して、水およびエアーをそれぞれ個別に吹き付ける吹き付け部と、
前記検出装置の検出結果に基づいて、吹き付け部から前記ブレードに吹き付けられる前記エアーの制御を行う制御装置と、
を備えることを特徴とする切断装置。 In a cutting device comprising an endless belt-shaped blade wound around a pair of pulleys arranged apart from each other, and cutting an object with the rotating blade,
A detection device for detecting vibration of the blade;
A spraying unit that sprays water and air individually on the blade,
Based on the detection result of the detection device, a control device that controls the air blown from the blowing unit to the blade;
A cutting apparatus comprising:
前記吹き付け部は、前記第1端部とは反対側の第2端部側に配置されている
ことを特徴とする請求項1記載の切断装置。 The detection device is disposed on a first end side of the blade contacting the object,
The cutting device according to claim 1, wherein the spraying portion is disposed on a second end side opposite to the first end portion.
前記ブレードの振れを検出する検出ステップと、
水を常時吹き付け、かつ前記振れ検出ステップの検出結果に基づいて、前記ブレードに吹き付けられるエアーの制御を行う制御ステップと
を有することを特徴とする切断装置の制御方法。 In a control method of a cutting device comprising an endless belt-shaped blade wound around a pair of pulleys arranged apart from each other, and cutting an object by the rotating blade,
A detecting step for detecting the shake of the blade;
A control step of controlling the air sprayed on the blade based on the detection result of the shake detection step.
水を常時吹き付け、かつ、前記ブレードの振れの検出結果に応じて前記ブレードに吹き付けるエアーの制御を行いつつ前記シリコン単結晶を切断することを特徴とするシリコン単結晶の切断方法。 In a silicon single crystal cutting method of cutting a silicon single crystal with an endless belt blade,
A method for cutting a silicon single crystal, characterized in that water is constantly blown and the silicon single crystal is cut while controlling air to be blown onto the blade in accordance with a detection result of the vibration of the blade.
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